[發明專利]一種支持量子通信的光接入無源網絡

有效

• 申請號: 201310029925.4
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN103118308A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 溫浩;任宏亮;常麗萍;覃亞麗
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H04Q11/00
• 分類號: H04Q11/00;H04B10/70;H04L9/08
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

1.一種支持量子通信的光接入無源網絡，其特征在于：所述支持量子通信QKD的光接入無源網絡包括N個改進的光網絡單元ONU、1個改進的光線路終端OLT和1個改進的光分支器OBD，網絡采用星型拓撲；

改進的光網絡單元具有1個光接口（混合接口）連接至OBD，其內部包括符合ITU-T?G.984規范的千兆無源光網絡GPON或者IEEE802.3規范的以太無源光網絡EPON下行接收器、上行發射器，量子密鑰分配發射器，波分復用器以及交替TDMA控制模塊；交替TDMA控制模塊控制QKD發射器產生適時量子信號和上行發射器的上行信號經波分復用后再和下行信號波分復用至ONU光接口；

改進的光線路終端具有強光接口和量子接口連接至OBD，其內部包括符合ITU-T?G.984規范的千兆無源光網絡GPON或者IEEE802.3規范的以太無源光網絡EPON下行發射器、上行接收器，量子密鑰分配接收器，波分復用器，以及QKD時鐘提取模塊；上下行信號采用波分復用方式傳輸至強光接口，而量子接口的量子信號經過窄帶光濾波后進入QKD接收器，QKD時鐘提取模塊從上行信號中提取同步時鐘用于量子單光子探測器的探測控制；

所述的下行接收器、上行發射器、量子密鑰分配發射器、下行發射器、上行接收器、量子密鑰分配接收器均由光模塊和電路組成；

改進的分光器具有強光接口和量子接口連接至OLT和N個光接口（混合接口）連接至ONU，其內部結構由2個分支比為1：N的普通分光器和N個光纖布拉格光柵FBG相連構成，其中N為光網絡單元的個數；其中1個分光器的合光端口連接至OBD的強光接口，N個分支端口分別與N個光纖布拉格光柵的普通端口相連；另外1個分光器的合光端口連接至OBD的量子接口，N個分支端口分別與N個光纖布拉格光柵的過濾端口相連，光柵過濾波長為量子波長；N個光纖布拉格光柵的另一個普通端口連接至OBD的N個混合接口；

光網絡單元中交替TDMA控制模塊，每兩路光網絡單元實行靜態綁定，綁定了A和B；A中的交替TDMA控制模塊讀取GPON下行幀PCBd塊的US?BW信息或者EPON下行GATE幀的GRANT信息計算出B的授權上行開始時隙和結束時隙，當B在發送上行數據時，A控制模塊控制QKD發射器發送量子信號，同樣，當A在發送上行數據時，B控制模塊控制QKD發射器發送量子信號。

2.如權利要求1所述的支持量子通信的光接入無源網絡，其特征在于：所述的支持量子通信的光接入無源網絡還包括：

ONU中綁定關系動態調整模塊，根據周期更新的GPON下行幀PCBd塊的US?BW信息或者EPON下行GATE幀的GRANT信息動態調整下一次上行數據發送時的光網絡單元綁定關系；調整算法為：

假設有N個ONU，N不能為奇數，ONU_k，k=1,2,…,N，對應每個ONU中有1個QKD，ONU_k→QKD_k，k=1,2,…,N。所有ONU的排列為P_ONU，所有QKD的排列為P_QKD，則綁定關系為P_ONU→P_QKD。

步驟1：第1次將所有的ONU按照GPON中的ONUID或者EPON中的LLID從小到大的順序排列，得到ONU排列P_ONU(1)。ONUID和LLID可以從下行廣播幀或者指定獲取；

步驟2：按照排列P_ONU(1)將對應的QKD兩兩相鄰交換，得到QKD排列P_QKD(1)。從而形成第1次綁定關系P_ONU(1)→P_QKD(1)；

步驟3：根據第i（i≥1）次US?BW或GRANT信息，將QKD按照分配時隙長度從小到大的順序排列，如果分配時隙長度相同，則ONUID或LLID小的靠前，得到QKD預排列P_QKD~(i+1)；

步驟4：根據第i+1次US?BW或GRANT信息，將ONU按照分配時隙長度從大到小的順序排列，如果分配時隙長度相同，則ONUID或LLID小的靠前，得到ONU排列P_ONU(i+1)；

步驟5：檢查排列P_ONU(i+1)和P_QKD~(i+1)，如果有對應位置的ONU和QKD相同，則對預排列P_QKD~(i+1)進行相鄰交換調整，得到P_QKD(i+1)，從而最終形成第i+1次綁定關系P_ONU(i+1)→P_QKD(i+1)；

步驟6：重復步驟3、步驟4和步驟5。